CN216768102U - 用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件，包括轴承本体、轴承座、气流控制单元、电磁线圈以及轴承套，轴承本体构成电磁轴承的铁芯，电磁线圈围绕轴承本体设置；轴承本体沿电机转轴的轴向设置有两圈偏置节流通道和一圈径向节流通道，径向节流通道的轴向与电机转轴的直径方向相同，两圈偏置节流通道的轴向相对于电机转轴的直径方向具有一偏转角，而且两圈偏置节流通道的偏转方向相反；气流控制单元的电磁致动器推动推杆移动，进而带动挡块在两个工作位置间切换，从而选择两圈偏置节流通道中的一圈接通。本实用新型的电磁气浮复合轴承组件可以根据电机转轴的旋转方向调整电磁气浮复合轴承的供气模式，使得轴承可以适用于需要双向旋转转轴的支撑，可以为转轴的更稳定、更均匀的支撑。

Description

用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件

技术领域

本实用新型涉及一种电磁气浮复合轴承组件，特别涉及一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件。

背景技术

电机技术发展至今已经成为一种比较成熟的技术，其广泛应用于动力以及能源领域，随着电机技术的日渐完善，对其改进的角度主要集中于电能转化效率、可靠性以及动力传递效率等方面的提高。由于磁轴承以及气浮轴承相对于传统的机械式轴承具有摩擦系数和摩擦力矩小、运动精度高等特点，近年来在电机领域中越来越多采用磁轴承以及气浮轴承。

磁气复合轴承的出现结合了两种轴承各自的优点，相较于磁轴承以及气浮轴承单独使用具有更佳的效果。如发明申请CN201810031423.8中公开了一种磁气混合径向轴承，其中磁性部件包括在磁轴承上沿周向设置的多个电磁铁，每个电磁铁包括设置于磁轴承上的磁芯及缠绕于磁芯上的线圈；磁轴承上还设置有静压进气节流孔，静压进气节流孔的一端与轴承间隙相通，用于将外部气源输送至轴承间隙内。通过设置静压进气节流孔，可以形成气体静压轴承，从而该径向轴承可以构成气体动静压-磁混合径向轴承。工作时，径向轴承中的气体轴承与磁轴承能够协同工作，在径向轴承处于稳定的工作状态时，依靠气体轴承实现支承；而在径向轴承处于非稳定的工作状态时，依靠磁轴承及时对径向轴承进行控制和响应。

上述现有技术的缺陷在于气体静压轴承对于高速旋转的转轴仅仅存在径向支撑力，可能对转轴施加旋转方向上的阻力，特别是面对可双向旋转的转轴时，在旋转方向发生变化时会产生较大阻力。

因此，需要研制一种可以适用于双向旋转的转轴的电磁气浮复合轴承组件。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件。

本实用新型的技术解决方案是：一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件，包括轴承本体、轴承座、气流控制单元、电磁线圈以及轴承套，多个轴承本体周向均布于轴承座的径向内侧，轴承本体径向外侧开设有凹槽，从而在轴承本体和轴承座之间形成气腔，气流控制单元部分位于气腔中，轴承套设置于轴承本体的径向内侧，其中：

轴承本体构成电磁轴承的铁芯，电磁线圈围绕轴承本体设置；

轴承本体沿电机转轴的轴向设置有一圈第一偏置节流通道、一圈径向节流通道以及一圈第二偏置节流通道，径向节流通道的轴向与电机转轴的直径方向相同，第一偏置节流通道与第二偏置节流通道的轴向相对于电机转轴的直径方向具有一偏转角，而且两者的偏转方向相反；

气流控制单元包括电磁致动器、推杆以及挡块，电磁致动器设置于轴承座内壁，用于沿电机转轴的轴向推动推杆移动，进而带动挡块在凹槽内的两个工作位置间切换，两个工作位置分别用于封闭第一偏置节流通道或第二偏置节流通道。

进一步的，气流控制单元位于电磁线圈的径向外侧。

进一步的，轴承本体的凹槽沿电机转轴的轴向两端设置有侧壁，其中一端的侧壁上设置有通孔，推杆穿设于该通孔。

进一步的，挡块在其两个周面上设置有两个密封圈，密封圈之间的距离大于第一偏置节流通道以及第二偏置节流通道的直径。

进一步的，一圈径向节流通道所在的平面位于两圈偏置节流通道所在的平面的轴向中间，且与两圈偏置节流通道所在的平面之间具有相同的轴向间距。

进一步的，第一偏置节流通道相对于电机转轴的直径具有偏转角α，而第二偏置节流通道相对于电机转轴的直径具有一偏转角β，α与β的大小相等。

进一步的，偏转角α与偏转角β的角度范围为20-50°。

进一步的，第一/第二偏置节流通道绕电机转轴的圆周均匀分布，一圈可以分布4-6个偏置节流通道。

进一步的，径向节流通道同样绕电机转轴的圆周均匀分布，一圈可以分布有4-6个径向节流通道。

进一步的，轴承座上径向设置有进气口，用于将高压气体通入气腔中。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：可以根据电机转轴的旋转方向调整电磁气浮复合轴承的供气模式，使得电磁气浮复合轴承可以适用于需要双向旋转转轴的支撑，可以为电机转轴的更稳定、更均匀的支撑，有利于转轴高速旋转的平稳性。

附图说明

图1为本实用新型的电磁气浮复合轴承组件的示意图。

图2为轴承本体沿A-A的剖视图。

图3为轴承本体沿B-B的剖视图。

图4为轴承本体沿C-C的剖视图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型公开了一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件，包括轴承本体1、轴承座2、气流控制单元3、电磁线圈4以及轴承套6，多个轴承本体1周向均布于轴承座2的径向内侧，轴承本体1径向外侧开设有凹槽5，从而在轴承本体1和轴承座2之间形成气腔，气流控制单元3部分位于凹槽5中，轴承套6设置于轴承本体1的径向内侧。

轴承本体1构成电磁轴承的铁芯，电磁线圈4围绕轴承本体1设置。并且气流控制单元3位于电磁线圈4的径向外侧。

轴承本体1沿电机转轴的轴向设置有一圈第一偏置节流通道11、一圈第二偏置节流通道13以及一圈径向节流通道12，一圈径向节流通道12所在的平面位于两圈偏置节流通道11、13所在的平面的轴向中间，且与两圈偏置节流通道 11、13所在的平面之间具有相同的轴向间距。径向节流通道12指向转轴的径向中心，即径向节流通道12的轴向与电机转轴的直径方向相同。第一偏置节流通道11相对于电机转轴的直径具有偏转角α，而第二偏置节流通道13相对于电机转轴的直径具有一偏转角β，其中偏转角α与偏转角β的角度范围为20-55°，且偏转角α与偏转角β的大小相等，但是方向相对于电机转轴的直径偏转的方向相反，也就是说第一偏置节流通道11和第二偏置节流通道13在电机转轴的旋转方向上反向设置。

位于同一圈的偏置节流通道绕电机转轴的圆周均匀分布，优选地每一圈可以分布有4-6个偏置节流通道。同圈的径向节流通道12同样绕电机转轴的圆周均匀分布，优选地每一圈可以分布有4-6个径向节流通道。

轴承本体1的凹槽5沿电机转轴的轴向两端设置有侧壁14，其中一端的侧壁14上设置有通孔。

轴承座2上径向设置有进气口21，用于将高压气体通入气腔中，进而通过第一偏置节流通道11以及径向节流通道12，或者通过第二偏置节流通道13以及径向节流通道12向电机转轴表面提供气体，在轴承本体1与电机转轴之间形成气膜。

气流控制单元3包括电磁致动器31、推杆32以及挡块33。电磁致动器31 设置于轴承座2内壁，用于通过推杆32致动挡块33沿电机转轴轴向运动；挡块33设置于凹槽5中，其具有两个工作位置，分别用于封闭第一偏置节流通道 11或第二偏置节流通道13，推杆32可以致动挡块33在两个工作位置间切换。

推杆32穿设于轴承本体1一端的侧壁14。

挡块33在其周面上设置有两个密封圈，密封圈之间的距离大于第一偏置节流通道11以及第二偏置节流通道13的直径，以保证当挡块33位于工作位置时，完全封闭相应的偏置节流通道。

在工作过程中，本实用新型所述的电磁气浮复合轴承组件可以根据电机转轴的旋转方向而选择相应的节流通道组合模式。具体来讲，当电机转轴按照顺时针方向旋转时，则电磁致动器31控制挡块33封闭逆时针偏置的节流通道，此时电磁气浮复合轴承组件的有效节流通道为顺时针偏置的节流通道以及径向节流通道；反之，当电机转轴按照逆时针方向旋转时，电磁致动器31控制挡块 33封闭顺时针偏置的节流通道，此时电磁气浮复合轴承组件的有效节流通道为逆时针偏置的节流通道以及径向节流通道。因此上述电磁气浮复合轴承组件无论在电机转轴的正转或者反转的情况下，都能够给予电机转轴良好的支撑。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于电机转轴的电磁气浮复合轴承组件，包括轴承本体、轴承座、气流控制单元、电磁线圈以及轴承套，多个轴承本体周向均布于轴承座的径向内侧，轴承本体的径向外侧开设有凹槽，从而在轴承本体和轴承座之间形成气腔，气流控制单元部分位于气腔中，轴承套设置于轴承本体的径向内侧，其中：

轴承本体构成电磁轴承的铁芯，电磁线圈围绕轴承本体设置；

轴承本体沿电机转轴的轴向设置有一圈第一偏置节流通道、一圈径向节流通道以及一圈第二偏置节流通道，径向节流通道的轴向与电机转轴的直径方向相同，第一偏置节流通道与第二偏置节流通道的轴向相对于电机转轴的直径方向具有一偏转角，而且两者的偏转方向相反；

气流控制单元包括电磁致动器、推杆以及挡块，电磁致动器设置于轴承座内壁，用于沿电机转轴的轴向推动推杆移动，进而带动挡块在凹槽内的两个工作位置间切换，两个工作位置分别用于封闭第一偏置节流通道或第二偏置节流通道。

2.根据权利要求1所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：气流控制单元位于电磁线圈的径向外侧。

3.根据权利要求2所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：轴承本体的凹槽沿电机转轴的轴向两端设置有侧壁，其中一端的侧壁上设置有通孔，推杆穿设于该通孔。

4.根据权利要求3所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：挡块在其两个周面上设置有两个密封圈，密封圈之间的距离大于第一偏置节流通道以及第二偏置节流通道的直径。

5.根据权利要求1所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：一圈径向节流通道所在的平面位于两圈偏置节流通道所在的平面的轴向中间，且与两圈偏置节流通道所在的平面之间具有相同的轴向间距。

6.根据权利要求5所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：第一偏置节流通道相对于电机转轴的直径具有偏转角α，而第二偏置节流通道相对于电机转轴的直径具有一偏转角β，α与β的大小相等。

7.根据权利要求6所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：偏转角α与偏转角β的角度范围为20-55°。

8.根据权利要求1所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：第一/第二偏置节流通道绕电机转轴的圆周均匀分布，一圈可以分布4-6个偏置节流通道。

9.根据权利要求1所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：径向节流通道同样绕电机转轴的圆周均匀分布，一圈可以分布有4-6个径向节流通道。

10.根据权利要求1所述的电磁气浮复合轴承组件，其特征在于：轴承座上径向设置有进气口，用于将高压气体通入气腔中。

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